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100 kHz Regelung – beste Präzision

  • Aktive Resonanz-Unterdrückung
  • Höchste Regelsteifigkeit
  • Beste Regelgüte – minimale Fehler

Triamec Servo-Drives sind mit einem Regeltakt von 100 kHz vier- bis zehnmal schneller als herkömmliche Drives. Das reduziert Regelabweichungen auf ein Zehntel und dämpft Schwingungen aktiv. Die Vorteile sind höchste Präzision und Robustheit.

Die Überlegenheit der Triamec Servo-Drive Technologie basiert auf zwei Pfeilern, die in den folgenden Abschnitten erläutert werden: Minimale Totzeit bzw. schneller Regeltakt und perfekte Sensorsignale.

Minimierung der Totzeit

Taktzeiten Triamec Servo Drives
Regel-Taktzeiten der Triamec Servo-Drives

Triamec setzt den wirkungsvollsten aller regelungstechnischen Ansätze ein:

  • Konsequente Minimierung der Totzeit und Maximierung des Regeltakts.

Daraus ergibt sich höchste Reaktionsgeschwindigkeit: Das Ziel jeder Regelung ist das möglichst schnelle Unterdrücken von Bahn- oder Positionsabweichungen bei gleichzeitig optimalem Führungsverhalten.

In einem Konferenz-Vortrag an der Messe SPS-Drives in Nürnberg, Nov. 2005, erläuterte Herr Dr. Kucera anschaulich die sehr positiven Auswirkungen minimaler Totzeit in einem Regelungssystem. Lesen Sie die Details hier. Er zeigte, dass die Reduktion der Totzeit, d.h. der Zeit vom Erfassen der Messgrössen bis zur Ausgabe an den Verstärker, konkrete Vorteile bringt: Die Verringerung von 260μs auf 25μs erlaubte es, die mechanische Bandbreite von 150 auf 450Hz zu verdreifachen. Das entspricht einer verzehnfachten Steifigkeit.

Mit der hohen Regelabtastung lassen sich Resonanzen bis in den Kilo-Hertz-Bereich aktiv unterdrücken. Dies ist sehr nützlich, da oft auch Resonanzen jenseits der Nutzbandbreite limitierend auf die Dynamik wirken.

Die Regelung in Triamec Servo-Drives verfügt über fünf frei programmierbare universelle Filterstufen zweiter Ordnung. Alle Regelparameter und -zustände sind im Servo-Drive in SI-Einheiten abgelegt und lassen sich in Echtzeit mit bis zu 50kHz-Abtastrate im TAM System Explorer darstellen und analysieren.

Optimale Abtastung der Sensoren

Die digitalen Regler in Servo-Drives sind auf Messgrössen angewiesen, die durch Abtastung der analogen Sensoren und nachfolgender Digitalisierung gewonnen werden. Das bekannte Abtasttheorem von Nyquist und Shannon schreibt vor, dass im abgetasteten Sensorsignal keine Frequenzanteile über der halben Abtastfrequenz vorhanden sein dürfen. Andernfalls kommt es zu Fehlern, dem sogenannten Aliasing, die sich negativ auf die Regelgüte auswirken.

Die Servo-Drives von Triamec halten diese Forderung durch eine aufwändige hard- und softwaretechnische Filterung der Signale ein. Dabei werden die Signale zunächst mit passiven und aktiven Analogfiltern höherer Ordnung gefiltert und dann mit einer hohen Frequenz abgetastet ("over-sampling"). Im FPGA folgt dann eine zweite, digitale Filterung, um die Eingangssignale spektral für die Regelung aufzuarbeiten.

Der Erfolg dieser Technik sind eine sehr gute, rauscharme Strom und Positionsmessung, die ihresgleichen sucht. Das ist neben der schnellen Taktfrequenz die Basis für die exzellente Regelgüte, die Triamec Servo-Drives erreichen.

Auch lassen sich Triamec Servo-Drives hören: Die exzellente Signalaufbereitung führt zu einem flüsterleisen Betrieb der Achsen – hörbare Qualität!